Magmatic sulfides and oxides in volcanic rocks from the Pitcairn hotspot (South Pacific)

Summary

The Pitcairn hotspot, located about 60 km east of Pitcairn Island (South Pacific), consists of several active volcanoes < 500 m below sea level. The volcanic rocks from these seamounts are classified in four main rock-types: (1) picritic basalt containing Ti-bearing chromite (8–10 wt.% TiO₂); (2) alkali basalt (Ti-bearing chromite with 4–6 wt.% TiO₂); (3) trachyandesite containing titanomagnetite (18–22 wt.% TiO₂); and sulfides, and (4) trachyte (titanomagnetite with 19–23 wt.% TiO₂); The metallic oxides are zoned with decreasing Tîl02 contents from core to rim. Crystal fractionation (> 60%) is the main process responsible for differentiating these rock-types from an enriched source.

Pyrrhotite and rare chalcopyrite grains in contact with pyrrhotite are observed only in the trachyandesite (3) in disseminated phenocryst clusters, usually in contact with large euhedral titanomagnetite phenocrysts. In addition, large euhedral pyrrhotite flakes, some with hexagonal habit, coat the walls of vesicles. All these pyrrhotite grains show a small range in Fe/S (0.90–0.99). The pyrrhotite in clusters precipitated earlier or simultaneously with titanomagnetite in a magmatic reservoir during crystal-liquid fractionation. Late precipitated vesicle pyrrhotite was formed by diffusion of Fe from the trachyandesitic liquid after the formation of the vesicles. Iron diffused from the glassy groundmass into the vesicle and reacted there with sulfur-bearing volatiles.

Zusammenfassung

Der Pitcairn Hotspot, ca. 60 km östlich von der Insel Pitcairn, besteht aus mehreren noch aktiven Vulkanen, die bis zu 500m unter dem Meeresspiegel aufragen. Die Hotspot Gesteinsproben können vier Vulkanittypen zugeordnet werden: (1) Pikritbasalt mit Ti-reichem Chromit (8–10 Gew.% TiO₂); (2) Alkalibasalt (Ti-reicher Chromit, 4–6 Gew.% TiO₂); (3) Trachyandesit mit Titanomagnetit (18–22 Gew.% TiO₂); und Sulfiden sowie (4) Trachyt (Titanomagnetit, 19–23 Gew.% TiO₂); Die Metalloxyde haben, verbunden mit abnehmendem TiO₂-Gehalt, einen Zonarbau vom Kern zum Rand. Eine Kristallfraktionierung (< 60 %) ist Hauptursache für die Differenzierung der vier Vulkanittypen aus einer angereicherten Magmenquelle.

Pyrrhotit und sehr wening Chalkopyrit als Kontaktphase zum Pyrrhotit sind nur im Trachyandesit (3) in Clustern mit idiomorphen Kristalleinsprenglingen im Kontakt mit Titanomagnetit gefunden worden. Weiterhin bedecken große idiomorphe Pyrrhotit plättchen, davon einige mit hexagonalem Habitus, die Wände der Gasblasen. Die Variationsbreite des Fe/S aller Pyrrhotite ist mit 0,90-0,99 gering. Die Pyrrhotite in den Clustern sind früher als oder gleichzeitig mit Titanomagnetit im Magmenreservoir während der Kristall-Schmelze Fraktionierung auskristallisiert. Die spät gebildeten Pyrrhotite in den Gasblasen sind durch einen Diffusionsprozeß von Fe aus der trachyandesitischen Schmelze entstanden. Eisen diffundierte aus der glasigen Grundmasse in die Hohlräume und reagierte dort mit Schwefel, der als volatiler Bestandteil vorlag.